Изоляторы воздушных линий и подстанций

Изоляторы воздушных линий и подстанций Изоляторами называют электротехнические изделия, предназначенные для изолирования разнопотенциальных частей электроустановки, то есть для предотвращения протекания электрического тока между этими частями электроустановки, и для механического крепления токоведущих частей По расположению токоведущей части различают: - опорные, - проходные - подвесные изоляторы. Назначение которых прямо определяются их названиями. По месту установки различают - линейные изоляторы, используемые для подвески проводов линий электропередачи и контактной сети, - станционные изоляторы, используемые на электростанциях, подстанциях и постах секционирования. В последнем плане одни и те же типы изоляторов, например, подвесные тарельчатые, могут быть и линейными, и станционными. По конструктивному исполнению изоляторы делятся на - тарельчатые (изоляционная часть в форме тарелки), - стержневые (изоляционная часть в виде стержня или цилиндра) - штыревые (изолятор имеет металлический штырь, несущий основную механическую нагрузку) Основными характеристиками изоляторов Разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики, а также номинальное напряжение электроустановки, для которой предназначен изолятор. К разрядным напряжениям изоляторов относят три напряжения перекрытия и одно пробивное напряжение: Сухоразрядное напряжение Uсхр напряжение перекрытия чистого сухого изолятора при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения); Мокроразрядное напряжение Uмкр напряжение перекрытия чистого изолятора, смоченного дождем, падающим под углом 45о к вертикали, при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения); Импульсное разрядное напряжение Uимп пятидесятипроцентное напряжение перекрытия стандартными грозовыми импульсами (амплитуда импульса, при которой из десяти поданных на изолятор импульсов пять завершаются перекрытием, а оставшиеся пять не приводят к перекрытию); Пробивное напряжение Uпр - напряжение пробоя изоляционного тела изолятора на частоте 50 Гц, редко используемая характеристика, поскольку при пробой вызывает необратимый дефект изолятора и напряжение перекрытия должно быть меньше пробивного напряжения. Геометрические параметры изоляторов Строительная высота Hc, то есть габарит, который изолятор занимает в конструкции после его установки; У некоторых изоляторов, например, у тарельчатых подвесных, строительная высота меньше реальной высоты изолятора; Наибольший диаметр D изолятора; Длина пути утечки по поверхности изолятора lу кратчайшее расстояние между электродами по воздуху lс (сухоразрядное расстояние), от которого зависит сухоразрядное напряжение; Мокроразрядное расстояние lм, определяемое в предположении, что часть поверхности изолятора стала проводящей из-за смачивания дождем, падающим под углом 45о к вертикали. Нормированные эффективные длины пути утечки внешней изоляции электрооборудования Удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ, не менее, при номинальном напряжении Uном, кВ Категория исполнения изоляции Степень загрязненности атмосферы 6-35 110-750 А 1,2,3 1.7 1.5 Б 3,4,5 2.6 2.25 В 5,6 3.5 3.1 Характеристика участков железных дорог по степени загрязненности атмосферы Степень загрязненности Характеристика железнодорожных участков атмосферы Участки железных дорог со скоростями движения до 120 км/ч при отсутствии III характеристик, указанных для IV VII СЗА Вблизи (до 500 м) мест добычи, постоянной погрузки и выгрузки угля; производства цинка, алюминия; ТЭС, работающих на сланцах и углях с зольностью свыше 30 %. С перевозками в открытом виде угля, сланца, песка, щебня организован-ными маршрутами. Со скоростями IV движения поездов 120-160 км/ч. Проходящие по местности с сильнозасоленными и дефлирующими поч-вами или вблизи (до 1 км) морей и соляных озер со среднезасоленной водой (10-20 г/л) или далее 1 км (до 5 км) с сильнозасоленной водой (20-40 г/л). Вблизи (до 500 м) мест производства, постоянной погрузки и выгрузки цемента. Со скоростями движения поездов более 160 км/ч. Проходящие по местности с очень V засоленными и дефлирующими поч-вами или вблизи (до 1 км) морей и соленых озер с сильнозасоленной водой (20-40 г/л). В тоннелях со смешанной ездой на тепловозах и электровозах. Вблизи (до 500 м) мест расположения предприятий нефтехимической промышленности, VI постоянной погрузки, выгрузки ее продукции. Места постоянной стоянки и остановки работающих тепловозов. В промышленных центрах с интенсивным выделением смога. Вблизи (до 500 м) мест расположения градирен, предприятий химичес-кой VII промышленности и по производству редких металлов, постоянной погрузки и выгрузки минеральных удобрений и продуктов химической промышленности. Механические характеристики изоляторов - Минимальная разрушающая сила на растяжение, имеющая преимущественное значение для подвесных изоляторов; - Минимальная разрушающая сила на изгиб, имеющая преимущественное значение для опорных и проходных изоляторов; - Минимальная разрушающая сила на сжатие, которая для большинства изоляторов имеет второстепенное значение. Изоляторы воздушных линий электропередачи, контактной сети и тяговых подстанций 1. Подвесные изоляторы Эти изоляторы спроектированы так, чтобы в сухом состоянии пробивное напряжение превышало пробивное напряжение перекрытия примерно в 1.6 раза, что обеспечивает отсутствие пробоя при перенапряжениях. Возможные конструкции тарельчатого изолятора 2. Стержневые изоляторы Изготавливают из высокопрочного фарфора и из полимерных материалов Механическая прочность фарфоровых стержневых изоляторов меньше, чем у тарельчатых, поскольку фарфор в стержневых изоляторах работает на растяжение, а иногда и на изгиб, а в тарельчатых - на сжатие внутри чугунной шапки изолятора. Несущей конструкцией полимерного изолятора обычно является стеклопластиковый стержень, имеющий слабую дугостойкость. Этот стержень закрывают ребристым чехлом из кремнийорганической резины или фторопласта, которые обладают отталкивающими свойствами к влаге и загрязнениям. 3. Штыревые изоляторы крепятся на опоре с помощью металлического штыря или крюка. Из-за большого изгибающего усилия на такой изолятор применяют штыревые изоляторы на напряжения не выше 35 кВ. Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу. Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле. В гирлянде можно различить три вида емкостей: - Собственные емкости изоляторов C0 , - Ёмкости металлических частей по отношению к земле C1, - Ёмкости по отношению к проводу C2 Порядок величин емкостей примерно таков: C0≈50 пФ, C1 ≈5 пФ, C2≈0.5 пФ. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C2 приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху Доля напряжения на изоляторах в гирлянде из 22 изоляторов Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения из-за увеличения емкости C2.